Реферат: Программа дисциплины по кафедре автоматики и системотехники схемотехника

ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ

Государственное образовательное учреждение

высшего профессионального образования

Тихоокеанский государственный университет



Утверждаю

Проректор по учебной работе

______________ С.В. Шалобанов

“_____” ________________200_ г.



Программа дисциплины

по кафедре автоматики и системотехники


СХЕМОТЕХНИКА


Утверждена научно-методическим советом университета для направлений подготовки (специальностей) в области техники и технологии


^ 210100 (220201.65) «Управление и информатика в технических системах»

071900 (230201.65) «Информационные системы и технологии»


Хабаровск 2006 г.


Программа разработана в соответствии с требованиями государственного образовательного стандарта, предъявляемыми к минимуму содержания дисциплины и в соответствии с примерной программой дисциплины, утвержденной департаментом образовательных программ и стандартов профессионального образования с учетом особенностей региона и условий организации учебного процесса Тихоокеанского государственного технического университета.


Программу составил (и)




Чье Ен Ун




д.т.н., профессор, кафедра автоматики и системотехники




Ф.И.О. автора (ов)
Ученая степень, звание, кафедра






Программа рассмотрена и утверждена на заседании кафедры

протокол № ______ от «____»__________________ 200_г

Зав.кафедрой__________«__»______ 200_г

Чье Ен Ун ______________

Подпись дата

Ф.И.О.







Программа рассмотрена и утверждена на заседании УМК и рекомендована к изданию

протокол № ______ от «____»_____________ 200_г

Председатель  УМК  _______«__»_______ 200_г

____Чье Ен Ун____

Подпись дата

Ф.И.О.




Директор  института  _______«__»_______ 200_г

С.Н.Клепиков___________

(декан факультета) Подпись дата

Ф.И.О.









^ 1. Цели и задачи изучаемой дисциплины

Целью дисциплины является изучение принципов построения, расчета и применения электронных схем и устройств в информационных и управляющих системах.

Для достижения поставленной цели студент должен изучить типовые схемотехнические решения, основы анализа и синтеза электронных схем.

Изложение материалов курса базируется на сведениях, излагаемых в курсах “Высшая математика”, “Физика”, “Электротехника”, “Математические основы теории систем”, “Электроника”. Курс «Схемотехника» является базовым для изучения дисциплин “Технические средства автоматизации и управления”, “Локальные системы управления”, “ЭВМ и вычислительные системы”, “Микропроцессорные устройства”, “Передача данных в информационно-управляющих системах” и др.


^ 2. Требования к уровню освоения содержания дисциплины


В результате изучения дисциплины студент должен:

иметь представление:

- об основных принципах построения и расчета электронных и микроэлектронных схем и устройств;

знать и уметь использовать:

- методы анализа и синтеза электронных устройств;

- базовые элементы аналоговых, цифровых и аналого-цифровых устройств;

методы схемотехнического расчета электронных устройств;

справочную литературу, ГОСТы

иметь опыт:

составления расчетных схем для анализа и синтеза электронных систем;

применения компьютерных методов схемотехнического моделирования и проектирования электронных устройств.


^ 3. Объем дисциплины и виды учебной работы


Таблица 1 – объем дисциплины и виды учебной работы

Наименование

По учебным планам основной траектории обучения1

с максимальной трудоёмкостью

с минимальной трудоёмкостью

^ Общая трудоёмкость дисциплины







по ГОС

-

-

по УП

238

136
Изучается в семестрах
6 7

6

^ Вид итогового контроля по семестрам







зачет

7

6

экзамен

6

-

Курсовой проект (КП)

7

-

Курсовая работа (КР)

-

-

^ Вид итогового контроля самостоятельной работы без отчетностей

расчетно-графические работы (РГР)







Реферат (РФ)







Домашние задания (ДЗ)







^ Аудиторные занятия:







всего

119

68

В том числе: лекции (Л)

51

34

Лабораторные работы (ЛР)

34

34

Практические занятия (ПЗ)

34

-

^ Самостоятельная работа







общий объем часов (С2)

119

68

В том числе на подготовку к лекциям

12,75

8,5

на подготовку к лабораторным работам

42,5

42,5

на подготовку к практическим занятиям

4,25




на выполнение КП

59,5




на выполнение КР




-

на выполнение РГР







на написание РФ







на выполнение ДЗ







на экзаменационную сессию








^ 4. Содержание дисциплины

^ 1. Вводные сведения
Предмет схемотехники. Классификация электрических сигналов и электронных устройств. Параметры и характеристики электронных устройств. Взаимосвязь схемотехники с другими дисциплинами направлений подготовки. Роль схемотехники в подготовке специалистов.

^ 2. Схемотехника аналоговых устройств
Усилители постоянного тока: Особенности схемотехники, параметры и характеристики. Схемотехника дифференциальных каскадов, схемы включения и основные параметры.

^ Схемотехника устройств на операционных усилителях: принципы анализа и расчета схем на ОУ; усилители, сумматоры, интегрирующие и дифференцирующие устройства.

^ Избирательные усилители и активные фильтры: Классификация, основные параметры и характеристики избирательных усилителей; схемотехника LC и RC-усилителей (усилители с 2Т-мостом и с мостом Вина); аппроксимация и реализация фильтров; типовые звенья и схемотехника ARC –фильтров.

Генераторы: классификация, основные параметры и области применения генераторов; условия самовозбуждения и принципы построения; схемотехника LC (генераторы с трансформаторной ОС, индуктивная и емкостная трехточки) и RC –генераторов (генераторы с фазосдвигающими цепями, с мостом Вина и 2Т-мостом).


^ 3. Схемотехника цифровых устройств

Транзисторные ключи: ключевой режим работы транзистора; статические состояния и динамический режимы работы транзисторного ключа; факторы, влияющие на быстродействие транзисторных ключей; схемотехника транзисторных ключей.

^ Комбинационные схемы: классификация, параметры и характеристики логические элементов; анализ и синтез комбинационных схем; преобразователи кодов; шифраторы и дешифраторы; мультиплексоры и демультиплексоры; сумматоры; цифровые компараторы.

^ Последовательностные устройства: триггеры; счетчики; регистры; распределители импульсов.

Запоминающие устройства: классификация, основные параметры и характеристики; оперативные и постоянные запоминающие устройства.

Элементы и устройства с программируемой структурой: синтез комбинационных устройств на мультиплексорах; ПЛМ и БМК.


^ 4. Схемотехника аналого-цифровых устройств

Элементы аналого-цифровых устройств: Компараторы; устройства выборки и хранения; аналоговые ключи и коммутаторы: классификация, основные параметры и принципы построения ключей напряжения и тока; диодные и транзисторные ключи; интегральные коммутаторы.

^ Цифро-аналоговые и аналого-цифровые преобразователи: принципы построения, основные параметры и характеристики ЦАП; методы АЦ -преобразования, классификация, параметры и характеристики АЦП; элементы схемотехники и интегральные схемы АЦП.

^ 5. Схемотехника устройств силовой электроники
Схемотехника источников вторичного электропитания: управляемые выпрямители; регуляторы постоянного и переменного тока; преобразователи частоты; компенсационные и импульсные стабилизаторы напряжения.

^ 6. Проектирование электронных устройств и систем автоматики
Стадии разработки изделий: техническое предложение, эскизный проект, технический проект, рабочая конструкторская документация.

^ Автоматизированные средства проектирования: средства схемотехнического моде6лирования и проектирования; средства конструкторского и технологического проектирования; средства оформления текстовой и графической документации.

^ Согласование и передача сигналов в электронных устройствах: преобразование уровней и буферизация; принципы организации межплатных связей; передача сигналов по длинным линиям; гальваническая развязка; cинхронизация и помехоустойчивость электронных устройств: принципы и устройства синхронизации в цифровых устройствах; обеспечение помехоустойчивости цифровых устройств; обеспечение помехоустойчивости аналоговых устройств.

^ Организация питания электронных устройств: общие принципы организации питания; организация цепей питания аналоговых устройств; организация питания цифровых устройств; особенности организации питания аналого-цифровых устройств.

^ Современная элементная база электронных устройств: аналоговые и аналого-цифровые ИС; цифровые ИС; ПЛМ и БМК.

Схемотехника измерительных преобразователей (ИП): ИП резистивных датчиков; ИП токов и напряжений; ИП генераторных датчиков; цифроаналоговые измерительно-вычислительные преобразователи (ИВП): умножающие, делительные, суммирующие и комбинированные ИВП; Аналого-цифровые ИВП: множительные, делительные. Интегрирующие и дифференцирующие ИВП; Аналого-цифровые функциональные преобразователи (ФП): классификация и принципы построения ФП; ФП с полиномиальной и дробно-рациональной аппроксимацией; ФП с табличной обработкой данных.


Взаимосвязь видов занятий поясняется в таблице 2, раскрывающей связь между лекциями, лабораторными работами и практическими занятиями.


Таблица 2 – Разделы дисциплины и виды занятий и работ

№
Раздел дисциплины Л
ЛР

ПЗ

КП

(КР)
РГР
ДЗ

РФ

С2

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10



Вводные сведения

*
























Схемотехника аналоговых устройств

*

*




*










*



Схемотехника цифровых устройств

*

*




*










*



Схемотехника аналого-цифровых устройств

*

*




*










*



Схемотехника устройств силовой электроники

*

*

*

*










*



Проектирование электронных устройств и систем

*

*

*

*










*



^  5. Лабораторный практикум
Лабораторные работы выполняется на базе ПЭВМ с использованием системы схемотехнического моделирования MICROCAP. Выполнение всех лабораторных работ предусматривает следующие стадии:

1. Теоретическая подготовка к выполнению работы с использованием методических указаний, материалов лекционного курса и других источников;

2. Получение задания, его осмысление и получение теоретического решения поставленной задачи;

3. Создание схемы исследуемого устройства и его исследования согласно заданию;

4. Оформление отчета и подготовка к защите;

5. Защита выполненной лабораторной работы.


Лабораторный практикум включает в себя следующие работы:

Исследование схем включения операционных усилителей

Цель работы: изучение основных схем включения операционных усилителей (ОУ), определение параметров и характеристик усилительных устройств на базе ОУ.
^ Задания к лабораторной работе а) Исследование инвертирующего усилителя
Произвести расчет параметров схемы инвертирующего усилителя на базе ОУ. Тип ОУ задается преподавателем. В среде системы схемотехнического моделирования МС5 создать схему инвертируюшего усилителя на ОУ.

Выполнить расчет схемы во временной области при различных значениях сопротивления R1. Для этого выполнить моделирование схемы в режиме Analysis/Transient analysis. В окне “Transient analysis limits” задать выводимые временные диаграммы и пределы изменения величин по амплитуде сигналов и времени.

Исследовать АЧХ усилителя. Для этого произвести моделирование схемы в режиме AC Analysis.

Произвести курсорные измерения коэффициентов усиления по постоянному току и сравнить их значения с расчетными. Сделать соответствующие выводы.

Рассчитать входные и выходные сопротивления усилителя при различных коэффициентах усиления.


б) Исследование неинвертируюшего усилителя

Исследования для неинвертирующего усилителя провести аналогично инвертирующему усилителю

Время выполнения лабораторной работы - 2 часа.

Исследование избирательного усилителя с 2Т-мостом

Цель работы: изучение принципов построения и работы избирательных RС- усилителя с 2Т-мостом. Определение параметров и характеристик избирательных усилителей.
^ Задание к лабораторной работе
Произвести расчет параметров схемы избирательного усилителя с 2Т-мостом для квазирезонансной частоты указанной преподавателем. Тип ОУ тот же, что и в предыдущей лабораторной работе. В среде системы схемотехнического моделирования МС5 создать схему избирательного усилителя.

Произвести моделирование на переменном токе (режим ^ AC Analysis) и получить графики АЧХ при различных значениях коэффициентов усиления на квазирезонансной частоте.

По графикам АЧХ рассчитать добротность усилителя при различных значениях коэффициента усиления. Сделать соответствующие выводы.

Время выполнения лабораторной работы - 2 часа.


Исследование генератора с мостом Вина

Цель работы: Изучение принципов построения генераторов. Исследование процессов в RC-генераторе с мостом Вина

Задание к лабораторной работе

Произвести расчет параметров схемы RC-генератора с мостом Вина для частоты генерации заданной преподавателем. Создать схему генератора.

В режиме анализа переходных процессов (Transient analysis) исследовать процесс самовозбуждения генератора при различных значениях коэффициента усиления и провести спектральный анализ выходного напряжения.

Исследовав влияние коэффициента усиления на форму и гармонический состав колебаний, сделать соответствующие выводы.




Исследование генератора с 2Т-мостом

Цель работы: Изучение принципов построения генераторов. Исследование процессов в RC-генераторе с 2Т - мостом.

Задание к лабораторной работе

Произвести расчет параметров схемы RC-генератора с 2Т - мостом для частоты генерации заданной преподавателем. Создать схему генератора.

В режиме анализа переходных процессов исследовать процесс самовозбуждения генератора при различных значениях коэффициента передачи цепи ПОС и провести спектральный анализ выходного напряжения.

Исследовав влияние коэффициента передачи цепи ПОС на форму и гармонический состав колебаний, сделать соответствующие выводы.

Время выполнения лабораторной работы - 2 часа.


Исследование генератора с фазосдвигающими цепями

Цель работы: Изучение принципов построения генераторов. Исследование процессов в RC-генераторе с фазосдвигающими цепями.

Задание к лабораторной работе

Произвести расчет параметров схемы RC-генератора для частоты генерации заданной преподавателем. Создать схему генератора.

В режиме анализа переходных процессов исследовать процесс самовозбуждения генератора при различных значениях коэффициента передачи цепи ООС и провести спектральный анализ выходного напряжения.

Исследовав влияние коэффициента передачи цепи ООС на форму и гармонический состав колебаний, сделать соответствующие выводы.

Время выполнения лабораторной работы - 2 часа.


Исследование LC-генератора на операционном усилителе

Цель работы: Изучение принципов построения LC-генераторов. Исследование процессов в LC-генераторе на ОУ.

Задание к лабораторной работе

Произвести расчет параметров схемы LC-генератора на ОУ для частоты генерации заданной преподавателем. Создать схему генератора.

В режиме анализа переходных процессов исследовать процесс самовозбуждения генератора при различных значениях коэффициента передачи цепи ПОС и провести спектральный анализ выходного напряжения.

Исследовав влияние коэффициента передачи цепи ПОС на форму и гармонический состав колебаний, сделать соответствующие выводы.

Время выполнения лабораторной работы - 2 часа.


Исследование асинхронных двоичных счетчиков

Цель работы: Изучение принципов построения и функционирования двоичных счетчиков. Исследование быстродействия счетчиков с последовательным и параллельным переносами.

Задание к лабораторной работе

а) исследование счетчика с последовательным переносом

В среде системы схемотехнического моделирования МС5 создать на базе интегральных схем (ИС) триггеров схему 4-разрядного асинхронного счетчика с последовательным переносом. Типы триггеров задаются преподавателем.

Выполнить моделирование схемы в режиме ^ Analysis/Transient analysis. В окне “Transient analysis limits” задать выводимые временные диаграммы и пределы изменения величин по амплитуде сигналов и времени. Для запуска расчета нажать RUN.

По временным диаграммам определить время установления счетчика tуст. Для определения tуст воспользуйтесь режимом курсорных измерений.

б) исследование счетчика с параллельным переносом.

На базе ИС, указанных преподавателем, создать схему 4-разрядного асинхронного счетчика с параллельным переносом. Далее выполнить п.п.2 и 3 аналогично первому заданию.

Время выполнения лабораторной работы - 2 часа.


Исследование двоичных реверсивных счетчиков

Цель работы: Изучение принципов построения и функционирования двоичных реверсивных счетчиков.

Задания к лабораторной работе

а) исследование 3-разрядного реверсивного счетчика

Создать схему 3-разрядного реверсивного счетчика на базе ИС, указанных преподавателем.

Выполнить моделирование схемы и построить временные диаграммы работы реверсивного счетчика.

3. По временным диаграммам убедиться в правильном функционировании счетчика. В случае неправильной работы скорректировать схему и повторить моделирование.

б) изучение схемы и исследование работы

ИС реверсивного двоичного счетчика К155ИЕ7

Целью данного задания является изучение схемотехники и функционирования ИС реверсивного двоичного счетчика К155ИЕ7, а также исследования используемых схем предустановки и сброса. Выполнить моделирование работы ИС К155ИЕ7 и построить временные диаграммы основных сигналов.

Время выполнения лабораторной работы - 2 часа.

Исследование счетчиков с произвольным модулем счета

Цель работы: Изучение принципов построения и функционирования счетчиков с произвольным модулем счета.

Задания к лабораторной работе

а) Счетчик на базе ИС К155ИЕ5

В данном задании исследуется способ построения счетчика с произвольным модулем счета с принудительным сбросом.

1. Создать схему счетчика на базе ИС К155ИЕ5 для модуля счета, заданного преподавателем.

2. Выполнить моделирование работы счетчика и построить временные диаграммы.

3. Убедиться в правильности функционирования счетчика. В случае неправильной работы откорректировать схему.

б) Исследование реверсивного счетчика

В данном задании исследуется способ построения реверсивного счетчика с произвольным модулем счета с принудительным насчетом. Для построения счетчика используется ИС двоичного реверсивного счетчика К155ИЕ7, имеющего входы предустановки.

Создать схему реверсивного счетчика на основе ИС К155ИЕ7 для модуля счета, заданного преподавателем.

Выполнить моделирование работы счетчика и построить временные диаграммы.

3. Убедиться в правильности функционирования счетчика. В случае неправильной работы откорректировать схему.

Время выполнения лабораторной работы - 2 часа.


Исследование АЦП единичных приближений

Цель работы: Изучение принципов построения и функционирования АЦП последовательного преобразования.
^ Задание к лабораторной работе
1. Загрузить схему АЦП из файла ad4pil.cir.

2. Изучить назначение отдельных узлов и принцип работы АЦП.

В начале каждого цикла преобразования сигналом RES производится обнуление счетчика СТ и перевод триггера ТТ в состояние, разрешающего прохождение тактовых импульсов на счетный вход счетчика. Двоичный код, снимаемый со счетчика, преобразуется ЦАП в напряжение VCOMP, которое непрерывно сравнивается компаратором Х2 с входным аналоговым сигналом VIN. Как только напряжение VCOMP превысит входное VIN произойдет срабатывание компаратора, что приведет в свою очередь к опрокидыванию триггера ТТ и блокированию прохождения счетных импульсов на счетчик. Содержимое счетчика при этом будет пропорционально величине входного аналогового сигнала. Содержимое счетчика переписывается в выходной регистр Х5 и храниться в нем до следующего цикла преобразования.

3. Для приведенной схемы получите временные диаграммы работы АЦП для основных сигналов (аналоговых и цифровых). Запустите анализ схемы, для чего:

-в основном меню выбрать пункт Analysis;
- в меню Analysis выбрать пункт Transient analysis;
- в появившемся окне Transient analysis limits задать пределы
изменений напряжений и времени, типы выводимых временных диаграмм. Для запуска расчета нажать RUN.

4. По диаграммам определить параметры, характеризующие быстродействие АЦП.

Время выполнения лабораторной работы - 4 часа.


Исследование АЦП параллельного преобразования

Цель работы: Изучение принципов построения и функционирования АЦП параллельного преобразования.
^ Задание к лабораторной работе
1. Загрузить схему АЦП из файла ad3par.cir.

2. Изучить назначение отдельных узлов и принцип работы АЦП.

АЦП содержит семь компараторов Х1-Х7, на первые входы которых подается входной аналоговый сигнал SIGIN, а на вторые - опорное напряжение с резистивной матрицы R1-R8, образующей делитель напряжения. Каждый компаратор сравнивает входное напряжение со своим опорным напряжением. Разность опорных напряжений между двумя соседними компараторами определяет шаг квантования по уровню. При возрастании входного напряжения от 0 до Umax последовательно, друг за другом, включаются все компараторы. Код, снимаемый с компараторов, преобразуется шифратором Х15 в двоичный код.

3. Запустить расчет схемы, для чего:

-в основном меню выбрать пункт Analysis;
- в меню Analysis выбрать пункт Transient analysis;
- в появившемся окне ^ Transient analysis limits задать пределы изменений напряжений и времени, типы выводимых временных диаграмм.

Время выполнения лабораторной работы - 4 часа.


Исследование АЦП параллельно-последовательного преобразования

Цель работы: Изучение принципов построения и функционирования АЦП параллельно- последовательного преобразования.
^ Задание к лабораторной работе
1. Загрузить схему АЦП из файла ad8.cir.

2. Изучить назначение отдельных узлов и принцип работы АЦП.

В состав последовательно-параллельного АЦП входят два четырехразрядных АЦП параллельного преобразования. Первый АЦП (верхний на схеме) осуществляет грубое преобразование входного сигнала с формированием четырех старших разрядов цифрового кода. Цифровой код, снимаемый с этого АЦП, преобразуется ЦАП в напряжение. Это напряжение поступает на схему аналогового вычитателя и вычитается из входного сигнала. Разностное напряжение с вычитателя, подается на второй АЦП, в котором происходит его преобразование с формированием четырех младших разрядов цифрового кода.

3. Запустить расчет схемы, для чего:

-в основном меню выбрать пункт Analysis;
- в меню Analysis выбрать пункт Transient analysis;
- в появившемся окне ^ Transient analysis limits задать пределы изменений напряжений и времени, типы выводимых временных диаграмм.

Время выполнения лабораторной работы - 4 часа.

Перечень лабораторных работ приведен в таблице 3.


Таблица 3 – Лабораторный практикум и его взаимосвязь с содержанием лекционного курса


№ п/п

№ раздела по варианту

содержания
^ Наименование лабораторной работы
1

2

3

1

1







Исследование схем включения операционных усилителей

2

1







Исследование избирательного усилителя с 2Т-мостом

3

1







Исследование генератора с мостом Вина

4

1







Исследование генератора с 2Т-мостом

5

1







Исследование генератора с фазосдвигающими цепями

6

1







Исследование LC-генератора на операционном усилителе

7

2







Исследование асинхронных двоичных счетчиков

8

2







Исследование двоичных реверсивных счетчиков

9

2







Исследование счетчиков с произвольным модулем счета

10

3







Исследование АЦП единичных приближений

11

3







Исследование АЦП параллельного преобразования

12

3







Исследование АЦП параллельно-последовательного преобразования


^ 6. Практические занятия


Целью практических занятий является развитие навыков синтеза, расчета и проектирования электронных устройств и систем автоматики.

Рекомендуется следующий перечень практических занятий:

Основные этапы и содержание проектирования

Цель занятия: ознакомление студентов с основными этапами проектирования, ГОСТами, нормативными документами.

Задачи занятия:

развитие навыков разработки структурных и функциональных схем, временных диаграмм;

ознакомление со справочной литературой, ГОСТами и нормативными документами на проектирование электронных устройств;

анализ технического задания, выбор вариантов решения и содержание курсового проекта.

Продолжительность задания – 4 часа.


2. Особенности проектирования аналоговых устройств и систем автоматики

Цель занятия: ознакомление студентов с особенностями проектирования аналоговых устройств и систем.

Задачи занятия:

ознакомление со спецификой требований к аналоговым устройствам и методами их расчета.

ознакомление с современной элементной базой аналоговой электроники.

Продолжительность занятия – 4 часа.


3. Особенности проектирования цифровых устройств и систем автоматики

Цель занятия: ознакомление студентов с особенностями проектирования цифровых устройств и систем.

Задачи занятия:

ознакомление со спецификой требований к цифровым устройствам и методами их расчета.

ознакомление с современной элементной базой цифровой электроники.

Продолжительность занятия – 4 часа.


4. Особенности проектирования измерительных устройств и каналов ввода-вывода систем автоматики

Цель занятия: ознакомление студентов с особенностями проектирования измерительных устройств и преобразователей.

Задачи занятия:

ознакомление со спецификой требований к измерительным устройствам и преобразователям. Виды и расчет погрешностей измерения.

Ознакомление с современной элементной базой: датчики, интегральные схемы, преобразователи.

Продолжительность занятия – 4 часа.


5.Особенности проектирования устройств силовой электроники

Цель занятия: ознакомление студентов с особенностями проектирования устройств силовой электроники.

Задача занятия:

ознакомление с основными устройствами силовой электроники, с основными параметрами, характеристиками и областями применения:

ознакомление с современной элементной базой силовой электроники;

ознакомление с методами расчета, анализа и проектирования устройств силовой электроники.

Продолжительность занятия – 4 часа.


Средства автоматизации проектирования электронных устройств

Цель занятия: ознакомление с современными автоматизированными системами проектирования электронных устройств.

Задача занятия: ознакомление с современными системами схемотехнического и конструкторско- технологического проектирования.

Продожительность занятия – 2 часа.


Организация питания электронных устройств

Цель занятия: ознакомление с организацией питания электронных устройств

Задачи занятия:

ознакомление с требованиями на источники питания;

анализ и выбор вариантов решения питания:

выбор структурных и функциональных схем источников питания;

анализ и выбор схемотехнических решений основных узлов источников питания.

Продолжительность занятия – 4 часа.


Конструкторско-технологическая проработка проекта

Цель занятия: развитие навыков решения конструкторских и технологических задач при проектировании электронных устройств автоматики.

Задачи занятия:

ознакомление с типовыми конструкциями и решениями узлов электронной аппаратуры;

ознакомление с основными способами компоновки и монтажа.

Продолжительность занятия – 2 часа.


Проектирование печатных плат

Цель занятия: развитие практических навыков проектирования печатных плат.

Задачи занятия:

ознакомление с современными средствами проектирования печатных плат;

приобретение практических навыков проектирования печатных плат в системе PCAD.

Продолжительность занятия – 6 часов.

Тематика практических занятий приведена в таблице 4.


Таблица 4 – Практические занятия и их взаимосвязь с содержанием лекционного курса


№ п/п

№ раздела по варианту

содержания
^ Темы практических занятий
1

2

3

1

6







Основные этапы и содержание проектирования

2

6







Особенности проектирования аналоговых устройств и систем автоматики

3

6







Особенности проектирования цифровых устройств и систем автоматики

4

6







Особенности проектирования измерительных устройств и каналов ввода-вывода систем автоматики

5

6







Особенности проектирования устройств силовой электроники

6

6







Средства автоматизации проектирования электронных устройств

7

6







Организация питания электронных устройств

8

6







Конструкторско-технологическая проработка проекта

9

6







Проектирование печатных плат



^ 7. Курсовое проектирование


Цель проектирования – формирование и развитие знаний, умений и навыков проектирования электронных систем и устройств автоматики.


Задачи проектирования состоят в формировании и развитии:

представлений об основных этапах проектирования;

знаний и приемов применения методов анализа и синтеза, схемотехнического моделирования, современных САПР;

- навыков работы с научно-технической, периодической, патентной литературой и нормативной документации; оформления конструкторской документации с учетом действующих стандартов и нормативных документов.


Краткое содержание проекта:

Литературно-аналитический обзор по предмету проекта;

Анализ технического задания и выбор варианта решения;

Разработка структурной и/или функциональной схемы устройства (системы);

Разработка принципиальных схем;

Расчет схем и выбор элементной базы;

Конструкторско-технологическая проработка проекта.


Объем проекта:

пояснительная записка 25-30 стр;

графический материал в количестве эквивалентном 2-3 листам чертежей формата А1.

Ориентировочный время выполнения 59,5 час.


Примерная тематика курсового проектирования:

А) Измерительные устройства, каналы и системы:

каналы преобразования и ввода/вывода аналоговых сигналов:

измерительные устройства, приборы и системы измерения технологических параметров.

Б) Исполнительные устройства и органы:

мощные транзисторные и тиристорные устройства постоянного и переменного тока;

преобразователи энергии и частоты.

В) Системы автоматики:

стабилизаторы и регуляторы параметров технологических процессов;

системы автоматического управления различного назначения.


^ 8. Контроль знаний студентов

Вопросы входного контроля:

Классификация, основные параметры, характеристики и области применения полупроводниковых приборов.

Схемы выпрямления и их основные параметры.

Параметрические стабилизаторы напряжения.

Назначение, классификация ОС.

Влияние ООС на параметры и характеристики усилителей.

Статический режим усилительных каскадов. Выбор точки покоя.

Классификация и области применения различных режимов усиления.

Цепи смещения усилительных каскадов.

Особенности анализа усилительных каскадов на переменном токе

Основные свойства и параметры усилительных каскадов с общей базой, общим эмиттером и общим коллектором в диапазоне средних частот.

Свойства усилительных каскадов в области низких частот. Способы частотной коррекции.

Свойства усилительных каскадов в области высоких частот. Способы частотной коррекции.

Сравнительный анализ и области применения усилительных каскадов с разными схемами включения транзисторов.

Особенности построения, параметры и характеристики усилителей постоянного тока.

Дифференциальные усилительные каскады, их основные параметры и характеристики.

Импульсные сигналы: основные параметры и характеристики.

Особенности работы транзистора в ключевом режиме.

Статические состояния транзистора в ключевом режиме и способы их обеспечения.

Назначение, основные параметры транзисторных ключей.

Схемотехнические варианты решения транзисторных ключей.

Факторы, влияющие на быстродействие транзисторных ключей.

Компенсационные и импульсные стабилизаторы напряжения и тока

Основы булевой алгебры

Формы представления логических функций

Методы минимизации логических функций

Синтез комбинационных схем

Синтез цифровых автоматов

Вопросы для текущего контроля:

Приведены в методических указаниях к лабораторным работам.


Вопросы для выходного контроля:

Операционные усилители (ОУ). Основные понятия и структурная схема

Способы подачи входных сигналов на ОУ. Амплитудные характеристики

Основные параметры и характеристики ОУ.

Основные свойства схем на ОУ. Принципы виртуального короткого замыкания и нуля.

Свойства схем на ОУ с ООС.

Инвертирующий усилитель на ОУ. Определение основных параметров.

Неинвертирующий усилитель на ОУ. Определение основных параметров.

Инвертирующий сумматор.

Вычитающее устройство

Интегрирующий усилитель

Дифференцирую